NREL מקימה את מתקן המחקר הגדול בעולם לטכנולוגיות אנרגיה

חוקרי NREL – צילום: דניס שרודר

אחד החסמים הגדולים בהם נתקלים יזמים בתחום האנרגיה היא נושא הוכחת הבנקאביליות. כלומר, שהטכנולוגיה אותה הם מעוניינים לקדם אכן אמינה ונבחנה בעבר במקומות אחרים כך שניתן לספק אודותיה נתונים שונים בהתאם לדרישת הגוף המממן. האתגר העומד בפני יזמים לא פעם הוא מציאת אותו פרויקט ראשון שיספק נתונים אותם היזמים יוכלו להציג.

בסוף שנה זו, יזמים ומפתחים המבקשים להשתמש בשירותיו של מתקן ניסויים חדש שמקימה המעבדה הלאומית האמריקאית לאנרגיה מתחדשת (NREL) – מתקן אינטרגציה למערכות אנרגיה (ESIF) הנבנה בעלות של 145 מליון דולר בגולדן קולורדו. המתקן המשתרע על שטח של 17,000 מטר מרובע ישמש כמכון מחקר שיעסיק קרוב ל-200 עובדים, מגוון של מעבדות יעודיות, מזח פריקה וטעינה, אתרי אחסון לציוד שנמצא בהערכה, מעבדות מחשוב בעלות יכולות על שישמש בעיקר לסימולציות, מערכת SCADA שתדמה ניהול ואיסוף נתונים שהינם סטנדרט ברשתות הולכה מסחריות.

חוץ מהיותו המתקן המתקדם ביותר בארה"ב לטכנולוגיות אנרגיה מתחדשת, ה-NREL מוכר גלובאלית כמקום בו ניתן לבצע בדיקות אימות לטכנולוגיות, כמו יעילות של רכיבים פוטוולטאיים. בזכות מוניטין זה, ה-NREL ממוצב לשרת כמתקן לאומי לבחינה ואימות אמצעים טכנולוגיים והאינטרגציה של מקורות מתחדשים לרשת ההולכה וטכנולוגיות רשת חכמה (סמארט גריד) באופן כללי.

בארבע שנים האחרונות, תעשיית האנרגיה והחשמל קיבלה הזדמנויות חסרות תקדים לפיתוח טכנולוגיות אנרגיה מתחדשת, הודות לשורת פרוייקטים לאינטגרציה של מתקני ייצור וחלוקת אנרגיה ממקורות מתחדשים (2008), מענקי השקעה לפיתוח והדגמה של טכנולוגיות סמארט גריד (2009). בגלל כל אלה, ופרויקטים אחרים הנתמכים על ידי ARPA-E או קרנות השקעה, יישומים ורעיונות רבים זקוקים נואשות למחקר, פיתוח ובחינה. ללא אפשרות אימות ובדיקה על ידי צד שלישי ניטרלי, אימוץ טכנולוגיות חדשות ומבטיחות על ידי חברות תשתית או חברות אינטגרציה יהיה איטי בצורה חסרת פרופורציות. עם סיום הקמתו בסוף השנה, מתקן ה-ESIF יספק שירותי אימות ובחינה לטכנולוגיות חדשניות בעשורים הקרובים.

מרכז מחקר עתידני ויעיל אנרגטית

ESIF תהיה המעבדה הראשונה בעולם שתאפשר בדיקת אמצעים על בסיס פלאג אנד (plug-and-play) לרשת הולכה וייצור בקיבולת של מגה וואטים. ממשק סטנדרטי שפותח ב-NREL, מתקן מחקר לחלוקת חשמל (REDB) ישמש כ"מעגל" אינטגרציה לרשת חשמלית המסוגל לנצל מקורות AC ו-DC רבים המחברים מעבדות וניסויים בתוך ה-ESIF, לבחון ולהאיץ מכשור.

בחדר בקרת ה-SCADA, חוקרים יוכלו לראות את החלוקה החשמלית, לפתוח ולסגור מפסקים ולהתחבר אוטומטית למאיצים ולבנק עומס. שותפי מחקר יוכלו לשלוט על מערכות במקטעים של ה-REDB המיועד במיוחד עבורם והניסויים אותם הם יבצעו. המידע מהניסוי יוזרם לשרתים מאובטחים, כך שחברות חלוקה העובדים בשיתוף עם המעבדה, המידע נשאר בראש ובראשונה של החוקר והשותפים: מידע מחולק ומסווג בקלות כדי שלכל מפתח יקבל את מערכת האנרגיה והמידע היעודיים שלו.

בתרחיש טיפוסי, חוקר שותף מספק מכשור ניסוי ל-ESIF על משאית. המשאית נכנסת למתקן דרך דלתות עיליות המובילות אל תוך מזח גבוה של המעבדה לאינטגרציה של מערכות אנרגיה, שם מנוף גשר מרים את הסוללה המגיעה במכולה (באורך של 13 מטר) מהמשאית ומניח אותו במעבדה. הסוללה במכולה מחוברת למקור DC בעל מפסק הניתן לתכנות המחובר ל-RED. במקביל ל-REDB ישנה מערכת SCADA, המאפשרת לחוקרים לכבות ולהדליק את המתח באופן בטוח ולעקוב אחרי המידע השוטף במהלך הניסוי. חוקרים יוכלו להטעין ולפרוק את הסוללה באמצעות ציוד החומרה של ה-ESIF, לדוגמה, לחבר את הסוללה לשנאי הניזון מחשמל המיוצר ממערך סולארי במתקן ניסוי פנימי. איזורי הניסויי החיצוניים יאפשרו ניסויים במתח של 480 וולט עד 13.2 קילו וולט.

הסוללה יכולה באותה מידה להתחבר למערכת סימולציה או למתקני אנרגיה ולהיבחן תחת מגוון רחב של תנאי פעילות. מרכז המחשוב מיועד להיות המהיר ביותר לניטור טכנולוגיות התייעלות אנרגטית וייצור אנרגיה ממקורות מתחדשים. מתקן המחשוב יהיה יעיל אנרגטית בפני עצמו ויפעל ברמת יעילות של 1.06 או יותר.

לכל רוחב המעבדה והמתקן, תיועל צריכת האנרגיה באמצעות לכידת בזבוז חום ומחזור, איוור וסירקולציה טבעית בעזרת חלונות, חלוקת אוויר תת רצפתי, מערכת מיזוג מרכזית הפעולת על אידוי, תאורה בעלת יעילות גבוהה וציוד יעיל אנרגטית ברמת אנרג'י סטאר. המעבדות הייחודיות יכללו אמצעי אינטגרציה למערכות אנרגיה, אנרגיה חכמה, אחסון אנרגיה, אפיון חשמלי, אינטרגציה למערכות חשמל, מרכיבים לאחסון ותפעול תרמי, חומרי אחסון תרמי, אפיון אופטי, פבריקציה למערכות אנרגיה, ייצור, איפיון חומרים, אפיון אלקרטו-כימי, חיישני מערכות אנרגיה, פיתוח ובדיקה של תאי דלק ובחינת מערכות אנרגיה בעומס גבוה.